物联网课程设计(共18页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上物联网导论课程设计报告设计题目：基于物联网的远程入侵报警装置设计班级： 计科四班学号： 姓名： 目录一、绪论1.1物联网的发展概述物联网的英文名称是Internet of Things,缩写IOT。物联网就是把传感器装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道以及家用电器等各种真实物体上，通过互联网联接起来，进而运行特定的程序，达到远程控制或者实现物与物的直接通信。可实现人与物体的沟通和对话，也可以实现物体与物体互相间的沟通和对话，这种将物体联接起来的网络被称为“物联网”。通过物联网可以用中心计算机对机器、设备、人员进行集中管理、控制，也可以对家庭设备、汽车进行遥控，以及搜寻位置、防止物品被盗等各种应用。物联网将现实世界数字化,应用范围十分广泛。物联网的应用领域主要包括以下几个方面：运输和物流领域、健康医疗领域、智能环境（家庭、办公、工厂）领域、个人和社会领域等，具有十分广阔的市场和应用前景。1.2设计远程防盗报警装置的目的1.掌握物联网综合实验系统的软件、硬件部署方法。2.掌握各节点程序的烧写方法，能够搭建实验平台并在物联网高级教学实验箱上进行烧写实验。 3.掌握串口助手的使用方法，能够使用串口助手发送控制命令。4.掌握所有软件的部署和开发平台。1.3设计远程防盗报警装置的意义防盗报警系统是指当非法侵入防范区时，引起报警的装置，它是用来发出出现危险情况信号的。防盗报警系统就是用探测器对建筑内外重要地点和区域进行布防。它可以及时探测非法入侵，并且在探测到有非法人侵时，及时向有关人员示警。譬如门磁开关、玻璃破碎报警器等可有效探测外来的人侵，红外探测器可感知人 员在楼内的活动等。一旦发生人侵行为，能及时记录入侵的时间、地点，同时通过报警设备发出报警信号二、开发环境搭建与各模块设计2.1 搭建开发环境此次实验用的是破解版的IAR开发环境，下面将介绍IAR开发环境的安装及添加文件到工程以及调试运行的过程：1.打开参考文件中一个可执行文件，如下图1: 图12.点击install,根据创建向导安装IAR开发环境步骤安装，安装成功后，打开一个如下图2的窗口:图23.选择File->open->workbase，在弹出的对话框中“文件名”中选择将要用到的文件，默认工程类型为eww。然后选择Project->Rebuild All 编译工程，等待编译完成。4.将连接好的硬件平台上电（CC2530 务必按下开关上电），然后按下仿真器上的按键。接下来选择Project->Download and debug 下载并调试程序。5.下载完后，如果想调试程序，可以点击“Debug”->”Go”，会发现板上的灯有变化。也可单步调试，点击工具栏上的按钮终止调试。到此，程序已经下载到了cc2530 芯片的flash内，按下ZX2530A 上的复位按钮或者将板子重新上电后也可看到程序的运行效果。2.2点对点通信的实现 实验内容接收节点上通电后进行初始化，然后通过指令ISRXON 开启射频接收器，等待接收数据，直到正确接收到数据为止，通过串口打印输出。发送节点上电后和接收节点进行相同的初始化，然后将要发送的数据输出到TXFIFO 中，再调用指令ISTXONCCA 通过射频前端发送数据。 实验设备及工具硬件：ZX2530A 型 CC2530 节点板2 块、USB 接口的仿真器，PC 机Pentium100 以上。软件：PC 机操作系统WinXP、IAR 集成开发环境、串口监控程序。 实验原理在本实验中，发送节点将数据通过射频模块发送到指定的接收节点，接收节点通过射频模块收到数据后，通过串口发送到pc 机在串口调试助手中显示出来。如果发送节点发送的数据目的地址与接收节点的地址不匹配，接收节点将接收不到数据。2.2.4 实验步骤（1)准备两个CC2530 射频板，分别接上出厂电源；将其中一个CC2530 射频板通过RS-232 交叉串口线连接到PC 机串口。（2)在PC 机上打开串口终端软件，设置好波特率为9600。（3)双击本实验程序“无线射频实验1.点对点通信”双击p2p.eww，打开本实验工程文件。（4)打开 main.c 文件，下面对一些定义进行介绍。PAN_ID 个域网ID 标示，用来表示不同在网络，在同一实验中，接收和发送节点需要配置为相同的值，否则两个节点将不能正常通信。SEND_ADDR 发送节点的地址RECV_ADDR 接收节点的地址NODE_TYPE 节点类型：0 接收节点，1：发送节点，在进行实验时一个节点定义为发送节点用来发送数据，一个定义为接收节点用来接收数据。（5)修改main.c 文件中的NODE_TYPE 的值为0，保存，然后选择Project->Rebuild All 重新编译工程。（6)将仿真器连接到串口与PC 机相连接的CC2530 节点中，点击菜单Project->Download and debug 下载程序到接收节点板。（7)修改main.c 文件中的NODE_TYPE 的值为1，然后点击保存，然后选Project->Rebuild All重新编译工程。（8)接下来将接收节点断电，取下仿真器连接到另外一个节点上，点击菜单Project->Download and debug 下载程序到发送节点板。（9)确保接收节点的串口与pc 的串口通过交叉串口线相连。（10)先将接收节点通电，查看PC 机上的串口输出，接下来将发送节点通电。（11)从PC 机上串口调试助手观察接收节点收到的数据。可以修改发送节点中发送数据的内容，然后编译并下载程序到发送节点，然后从串口调试助手观察收到的数据。可以修改接收节点的地址，然后重新编译并下载程序到接收节点，然后从发送节点发送数据，观察接收节点能否正确接收数据。2.3人体红外传感器的设计实验内容本实验实例代码通过读取红外人体传感器的控制信号，实现LED 灯的控制。当检测到有人入侵时，点亮led 灯，当人离开后关闭led 灯。下图为人体传感器模块与CC2530 的接口电路：图3其中SIP3 连接人体传感器模块，Z2_SENSOR 连接到CC2530 的P0.7 引脚。当传感器模块检测到有人入侵时，从SIP3 的第二个引脚输出低电平，此时图上的LED 被点亮，然后程序中从Z2_SENSOR 引脚读取io 口的状态判断是否有人入侵，同时点亮ZX2530 底板上的LED2。实验设备及工具硬件：ZX2530 型底板及CC2530 节点板一块、人体传感器节点板一块、USB 接口仿真机器、pc 机软件：PC 机操作系统WINXP，IAR 集成开发环境实验原理普通人体会发射10um 左右的特定波长红外线，用专门设计的传感器就可以针对性的检测这种红外线的存在与否，当人体红外线照射到传感器上后，因热释电效应将向外释放电荷，后续电路经检测处理后就能产生控制信号。实验步骤（1)准备好带有人体红外感应传感器的CC2530 射频板，将仿真器连接到该CC2530 射频板上，接上出厂电源；（2)打开例程“传感器实验4.人体红外传感器”，双击Infrared.eww，打开本实验工程文件；（3)选择Project->Rebuild All 重新编译工程；（4)上电CC2530 节点板，然后按下连接好的仿真器的复位按键；接下来点击IAR 菜单Project->Download and debug，将程序下载程序到CC2530 射频板上。（5)将cc2530 射频板上电并复位，运行刚才下载的程序。（6)人体靠近节点或者用手在节点面前晃动，观察LED 变化；几秒后，将传感器模块遮挡，观察LED 灯的变化。三、详细设计3.1点对点通信模块的代码实现以及线路连接图主程序核心代码如下：#define NODE_TYPE 1 /0:接收节点，1：发送节点static basicRfCfg_t basicRfConfig;void rfSendData(void) uint8 pTxData = 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', ' ', 'c', 'c', '2', '5', '3', '0', 'r', 'n' uint8 ret; printf("send node start up.rn" hal_led_on(1); halMcuWaitMs(100); hal_led_off(1); halMcuWaitMs(900); else hal_led_on(1); halMcuWaitMs(1000); hal_led_off(1); / Config basicRF basicRfConfig.panId = PAN_ID; basicRfConfig.channel = RF_CHANNEL; basicRfConfig.ackRequest = TRUE;#ifdef SECURITY_CCM basicRfConfig.securityKey = key;#endif / Initialize BasicRF#if NODE_TYPE basicRfConfig.myAddr = SEND_ADDR;#else basicRfConfig.myAddr = RECV_ADDR; #endif if(basicRfInit(&basicRfConfig)=FAILED) HAL_ASSERT(FALSE); #if NODE_TYPE rfSendData();#else rfRecvData(); #endif其中通过更改下列代码中的1或0来分别下载至发送器或接受器：#define NODE_TYPE 1 /0:接收节点，1：发送节点该程序主要实现发送端给接收端发送Hello cc2530。线路连接图点对点通信模块的线路连接图如下图：图43.2 人体红外传感器模块的代码实现以及线路连接图主程序核心代码如下： unsigned tt; for(tt = 0;tt<n;tt+); for(tt = 0;tt<n;tt+); for(tt = 0;tt<n;tt+); for(tt = 0;tt<n;tt+); for(tt = 0;tt<n;tt+); for(tt = 0;tt<n;tt+);/32M晶振初始化void xtal_init(void) CLKCONCMD &= 0x40; /晶振 while(!(SLEEPSTA & 0x40); /等待晶振稳定 CLKCONCMD &= 0x47; /TICHSPD128分频，CLKSPD不分频 SLEEPCMD |= 0x04; /关闭不用的RC振荡器/LED灯初始化void led_init(void) P1SEL = 0x00; /P1为普通 I/O 口 P1DIR |= 0x05; /P1.0 P1.1 输出 led1 = 0; led2 = 1;void io_init(void) P0SEL &= 0x80; /设置P0.7为普通io口 P0DIR &= 0x80; /设置P0.7为输入/主函数void main(void) EA=0;/禁用中断 xtal_init(); led_init(); io_init(); while(1) if (P0_7 != 0) led2 = 0; else led2 = 1; Delay(10); 线路连接图人体红外传感器模块的线路连接图如下图：图53.3 远程报警装置的代码实现以及线路连接图主要程序代码如下：在点对点通信的代码基础上作如下程序更改:void rfSendData(void)/修改了这里，把传输的数据改为了warning a man coming uint8 pTxData = 'w', 'a', 'r', 'n', 'i', 'n', 'g', '!', ' ', 'a', ' ', 'm', 'a','n', ' ','c', 'o','m', 'i','n', 'g', 'r', 'n' uint8 ret; printf("send node start up.rn");/ Keep Receiver off when not needed to save power basicRfReceiveOff();/ Main loopwhile(TRUE)/修改了这里，把添加了一个循环，如果P0_7 != 0 则说明有人 while (P0_7 != 0) ret = basicRfSendPacket(RECV_ADDR, pTxData, sizeof pTxData); /修改了这里，添加了如果有人则让灯亮的逻辑led1这个常量在最上面定义了 led1 =0; if (ret = SUCCESS) hal_led_on(1); halMcuWaitMs(100); hal_led_off(1); halMcuWaitMs(900); else hal_led_on(1); halMcuWaitMs(1000); hal_led_off(1);线路连接图远程报警装置的线路连接图如下图：图6四、实验结果与讨论4.1 点对点通信模块在将代码分别下载调试之后，运行：发送节点将数据发送出去后，接收节点接收到数据，并通过串口调试助手打印输出。结果如图：图74.2 人体红外线传感器模块人体靠近节点或者用手在节点面前晃动，LED灯闪烁；几秒后，将传感器模块遮挡，LED灯灭，结果如图： 图8 图94.3 远程报警装置模块当有人体接近报警装置时，报警装置通过射频通信将报警信息发送到接收端，并由上位机串口助手打印出来，结果如图：图10五、设计总结通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，来提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。在设计的过程中遇到很多问题，可以说得是困难重重，在设计的过程中才发现了自己有那么多的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次课程设计，把以前所学过的知识重新温故得到了许多新的知识。最后，感谢一起完成本次实验的同学及精心指导的老师。专心-专注-专业